Добавка для сухого растительного лекарственного сырья, подвергаемого измельчению

Добавка для сухого растительного лекарственного сырья, подвергаемого измельчению

Реферат

Изобретение относится к косметической и химико-фармацевтической промышленности, а именно к получению биологически активных лечебно-косметических средств в порошкообразной форме из лекарственного растительного сырья.

Основой технологии извлечения биологически активных веществ из растительного сырья являются процессы экстракции. Экстрагирование осуществляется путем измельчения растительного сырья и его обработки органическими растворителями. Ценные компоненты вымываются жидким растворителем из твердого сырья и переносятся в жидкую фазу. Для достижения значительных степеней экстрагирования выделяемых веществ применяются многократные обработки растворителями различной природы. Эффективность экстрагирования повышается при увеличении степени дисперсности растительного сырья за счет размола в шаровой мельнице (Химия природных соединений. 1974, №2, с.254-255).

Однако указанные препаративные формы имеют ряд существенных недостатков, а именно:

- потери биологической активности растительного сырья в процессе его помола в шаровой мельнице;

- многостадийная технологическая схема;

- низкий выход целевого продукта;

- большой расход дорогостоящих органических растворителей;

- использование пожароопасных и коррозионноопасных реагентов;

- значительные затраты времени и трудозатраты.

Известно использование добавок для сухого растительного сырья, подлежащего измельчению, представляющих собой адсорбенты, или минеральные соли, или окислы, или твердые органические кислоты, или их соли, или углеводы, или мочевина (патент РФ №2176919, МПК А61К 35/78, опубл. 10.12.2001 г.). В качестве адсорбентов используют силикагель, окись алюминия, в качестве минеральных солей используют соли формулы MX, где М - Na, К, Са, Mg, NH₄, а X - Hal, СО₃, НСО₃, SO₄, в качестве окислов используют СаО, а в качестве углеводов - сахар, крахмал и целлюлозу. Измельчение сырья проводят в присутствии указанных добавок при механической обработке воздействующими телами при ускорении 80-800 м/с². Для механической обработки сухих смесей растительного сырья и твердой добавки - экстрагента и обеспечения условий проведения механохимических реакций могут быть использованы шаровые мельницы - активаторы различных типов, на которых возможно достижение высокой интенсивности механической обработки. Гравитационные шаровые активаторы низкой интенсивности характеризуются ускорением воздействующих тел под действием силы тяжести 10 м/с². Вибрационно-центробежные активаторы типа ВЦМ обеспечивают ускорение воздействующих тел - шаров от 80 до 180 м/с², а планетарные активаторы типа АПФ - от 200 до 2000 м/с².

Однако указанные добавки к сухому лекарственному сырью, подвергаемому измельчению, выполняют роль сухого экстрагента биологически активных веществ в процессе измельчения смеси в шаровой мельнице и не обеспечивают стабилизирующую и антиоксидантную защиту биологически активных веществ в измельчаемом растительном лекарственном сырье.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является использование добавки, смешиваемой с сухим растительным сырьем, которое подвергают размолу и механохимической обработке в шаровых мельницах. В качестве добавки используют абразивный материал и водорастворимый адсорбент (патент РФ №2230749, МПК С07J 9/00, С07J 75/00, А61К 31/575, А61К 35/78, опубл. 20.06.2004 г.) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

водорастворимый адсорбент	5-30
абразивный материал	5-25
растительное сырье	остальное

Предпочтительно в качестве шаровых мельниц используют мельницы планетарного, вибрационного и виброцентробежного типов, обеспечивающих ускорение воздействующих шаров от 60 до 400 м/с². Предпочтительно в качестве абразивного материала используют кварцевый песок. Предпочтительно в качестве водорастворимого адсорбента используют сахарозу. Помол осуществляют следующим образом. Воздушно-сухое растительное сырье, содержащее фитоэкдистероиды, смешивают с водорастворимым адсорбентом, например сахарозой или другим твердым углеводом (D-глюкозой, D-фруктозой или D-лактозой), что не исключает использование любого другого твердого водорастворимого адсорбента, включающего в свой состав полифункциональные соединения, содержащие 4 и более гидроксильных групп, и абразивным материалом, например кварцевым песком, что не исключает использование других абразивов, не изменяющих химическую природу целевых продуктов, подвергают механохимической активации путем размола в шаровых мельницах планетарного, вибрационного и виброцентробежного типов, обеспечивающих ускорение воздействующих тел (шаров) от 60 до 400 м/с². В результате механохимической обработки происходит тонкое измельчение сырья до размеров частиц 4-3,5 мкм. Введение абразивного материала резко увеличивает эффективность измельчения растительного сырья и приводит к разрушению клеточных стенок. Клеточное содержимое обрабатываемых таким образом растений в процессе механохимической активации контактирует с водорастворимым адсорбентом. При этом экдистероиды растений концентрируются на поверхности водорастворимого адсорбента вследствие образования молекулярных комплексов.

Однако указанные добавки к сухому лекарственному сырью, подвергаемому измельчению, также выполняют лишь роль сухого экстрагента биологически активных веществ в процессе измельчения смеси в шаровой мельнице и не обеспечивают стабилизирующую и антиоксидантную защиту биологически активных веществ в измельчаемом растительном лекарственном сырье. Причем кварцевый песок содержит токсические компоненты, которые нельзя использовать в косметике.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание такой добавки к сухому лекарственному растительному сырью, подвергаемому измельчению в шаровой мельнице, которая обеспечивает более "мягкие" условия измельчения указанного лекарственного материала и предотвращает окисление его биологически активных соединений с сохранением их биологической активности.

Указанный технический результат достигается тем, что добавка для сухого растительного лекарственного сырья, подвергаемого измельчению в шаровой мельнице, включающая адсорбент, согласно изобретению в качестве адсорбента содержит порошкообразный природный цеолит и углеводный компонент при соотношении природного цеолита и углеводного компонента от 1:30 до 30:1. В качестве углеводного компонента она содержит сахар или крахмал при следующем содержании компонентов измельчаемой смеси (мас.%):

порошок природного цеолита	1,0-30,0
сахар или крахмал	1,0-30,0
сухой растительный материал	остальное до 100%

Порошок цеолита является биологически активным компонентом с высокими антиоксидантными свойствами, а кварцевый песок (добавка к растительному сырью в прототипе) - инертным материалом. Трибомеханически активированный (поляризованный) естественный минерал цеолит (клиноптилолит) воздействует непосредственно на компоненты растительного сырья, как поверхностно-активный донор электронов. По оксидоредуктивному эффекту порошок цеолита примерно в 200 раз превосходит витамины С и Е. В 1 г природного цеолита содержится 750 мг клиноптилолита, 70 мг кальция и 35 мг магния. Все эти составляющие имеют природное происхождение. Природные цеолиты относятся к силикатам алюминия (Al-Na- или Al-Ca-силикатам), встречающимся преимущественно в вулканических образованиях и скальных породах. Различают три морфологические формы цеолитов:

а) фазные цеолиты;

б) слоистые (чешуйчатые) цеолиты;

в) кристаллические цеолиты.

Оксидоредуктивное действие порошка цеолита обеспечивается как выбором сырья, так и особым методом его переработки (тонкого измельчения и поляризации с применением динамического трения) в шаровой мельнице.

В результате измельчения растительного сырья в шаровой мельнице в смеси с заявляемой добавкой происходит механохимическая активация материала и изменяются его физико-химические свойства согласно основным положениям теории Болдырева-Павлюхина-Восселя (V.V.Boldyrev. Hydrothermal Reactions under Mechanochemical Action. Powder Technology, Vol.11, p.11, 2001; V.V.Boldyrev. Mechanochemistry of Solids: Past, Present and Prospects. J. Mat. Synth. Proces. Vol.87, №34, pp.121-131, 2000). Согласно указанной теории кристаллический компонент данной смеси (сахароза или крахмал в кристаллической форме) позволяет добиваться равномерного распределения разрушающего усилия ("удара"), прикладываемого к разрушаемому растительному материалу в шаровой мельнице. Примесь природного цеолита является сухим источником молекул воды, позволяющим одновременно обеспечить условия гидролиза олигосахаридов растительного сырья, квазигидротермальный мягкий режим помола и не допустить локальных перегревов и образования перекисных и радикальных продуктов в реакционной смеси. Кроме того, как на частицы цеолита, так и на частицы углеводного компонента происходит сорбция (сухая экстракция) компонентов растительного сырья.

Соотношение природного цеолита и углеводного компонента в заявляемой добавке от 1:30 до 30:1 обеспечивает указанный выше "мягкий" режим измельчения лекарственного растительного сырья с сохранением его биологической активности.

Заявленные соотношения концентраций компонентов механохимически обрабатываемой смеси определяются следующими эффектами. Введение порошка природного цеолита в концентрации менее 1% приводит к резкому снижению антиоксидантной защиты размалываемого растительного сырья и не позволяет обеспечить условия гидролиза олигосахаридов растительного сырья и квазигидротермальный мягкий режим помола. Использование порошка природного цеолита в концентрации более 30 мас.% нецелесообразно вследствие того, что большие концентрации не влияют на эффективность мягкого режима помола.

Введение углеводного компонента в кристаллической форме в количестве менее 1,0 мас.% не обеспечивает совместно с цеолитом "мягкого" режима помола сырья. Увеличение содержания углеводного компонента более 30 мас.% не приводит к увеличению степени сохранения биологической активности компонентов лекарственного растительного сырья.

Ниже приведены составы заявляемой добавки для сухого растительного лекарственного сырья, подвергаемого измельчению в шаровой мельнице.

Пример 1. Состав добавки (соотношение цеолита и углевода 2:1), мас.%:

порошок природного цеолита	67,0
крахмал	33,0

Пример 2. Состав добавки (соотношение цеолита и углевода 30:1), мас.%:

порошок природного цеолита	96,8
сахар	3,2

Пример 3. Состав добавки (соотношение цеолита и углевода 1:1,8), мас.%:

порошок природного цеолита	36,0
сахар	64,0

Пример 4. Состав добавки (соотношение цеолита и углевода 1:30), мас.%:

порошок природного цеолита	3,2
крахмал	96,8

Пример 5. Состав добавки (соотношение цеолита и углевода 2:1), мас.%:

порошок природного цеолита	67,0
сахар	33,0

Пример 6. Состав добавки (соотношение цеолита и углевода 30:1), мас.%:

порошок природного цеолита	96,8
крахмал	3,2

Пример 7. Состав добавки (соотношение цеолита и углевода 1:1,8), мас.%:

порошок природного цеолита	36,0
крахмал	64,0

Пример 8. Состав добавки (соотношение цеолита и углевода 1:30), мас.%:

порошок природного цеолита	3,2
сахар	96,8

Ниже приведены составы смесей с 1 по 8 заявляемой добавки и сухого растительного лекарственного сырья, подвергаемого измельчению в шаровой мельнице.

Состав 1 смеси, мас.%:

Добавка (пример 1)	38,0
сухой растительный материал
(Calendula officinalis)	остальное до 100%

Состав 2 смеси, мас.%:

добавка (пример 2)	13,5
сухой растительный материал
Equisetum arvense)	остальное до 100%

Состав 3 смеси, мас.%:

добавка (пример 3)	30,0
сухой растительный материал
(Symphytum officinalis)	остальное до 100%

Состав 4 смеси, мас.%:

добавка (пример 4)	55,0
сухой растительный материал
(Echinacea angustifolia)	остальное до 100%

Состав 5 смеси, мас.%:

добавка (пример 5)	38,0
сухой растительный материал
(Eleutherococcus senticosus)	остальное до 100%

Состав 6 смеси, мас.%:

добавка (пример 6)	13,0
сухой растительный материал
(Pimpinella anisum)	остальное до 100%

Состав 7 смеси, мас.%:

добавка (пример 7)	30,0
сухой растительный материал
(Mentha sativa)	остальное до 100%

Состав 8 смеси, мас.%:

добавка (пример 8)	55,0
сухой растительный материал
(Echinacea angustifolia)	остальное до 100%

Технология измельчения сырья с использованием заявляемой добавки

Берут добавку (адсорбент), имеющую состав, приготовленный в соответствии с примерами 1-8, и смешивают с сухим растительным лекарственным сырьем, количественное содержание которых соответствует составам 1-8 смесей. Смеси обрабатывают в механическом активаторе (шаровой мельнице), например, типа ВЦМ при ускорении шаров 120 м/с² и времени пребывания смеси в зоне обработки 5 мин до размера частиц не более 20-30 мкм. Полученный продукт фасуют в одноразовую упаковку. Полученный порошок готов к использованию в косметике в виде масок или для приготовления кремовых композиций.

Обычно в косметических кремах используются экстракты растений и содержание растительного сырья в конечном продукте невелико. Например, вытяжка водная (настой) готовится из расчета: 10% сухой растительной массы заливают кипящей водой и настаивают 20 минут, затем отфильтровывают. Фильтрат вводят в крем, осадок выбрасывают. В креме присутствуют, таким образом, только растворимые вещества в незначительной концентрации.

Приготовленные растительные порошки с использованием заявляемой добавки содержат все биологически активные вещества, имеющиеся в растительном сырье до помола. При контакте с водой растительного порошка при 60-100 градусах такие частицы образуют гомогенную гелеобразную массу, которая хорошо смешивается с кремовой основой (эмульсией или гелем) в соотношениях от 1:20 до 1:3 и образует стабильную композицию.

Соотношение растительное сырье: вода варьирует от 1:10 до 1:5 в зависимости от состава используемых растений. Клетчатка растений в составе кремов улучшает их защитные свойства, оставаясь на коже после того, как крем впитается. Растения не подвергаются длительной термической обработке. Контакт с водой при температуре от 100 до 60 градусов длится 20 минут, как при изготовлении настоев, поэтому в сырье сохраняются термолабильные биологически активные вещества - витамины, эфирные масла и т.д.

Пример 9. Исследование измельченных растительных смесей на иммуностимулирующую активность

Измельченные растительные смеси (составы смесей с 1 по 8), полученные с использованием заявляемой добавки (примеры 1-7), экстрагировали водой при температуре 70°С и тестировали на активность в качестве иммуностимуляторов по их действию на трансформацию лимфоцитов (LTA). Для сравнения использовали состав измельченной смеси по прототипу (патент РФ №2230749, МПК С 07 J 9/00, опубл. 20.06.2004 г.) при следующем соотношении компонентов, мас.%: водорастворимый адсорбент (сахар) - 20,0; абразивный материал (кварцевый песок) - 15,0 и растительное сырье - остальное. Под трансформацией лимфоцитов понимается то, что лимфоциты переходят из состояния покоя в активное состояние, которое необходимо для борьбы с болезнями по иммунологическому механизму или для восстановления иммунной системы, ослабленной под воздействием различных факторов. Эти опыты проводились in vitro при добавлении экстрактов к лимфоцитам, выделенным из мышей согласно литературе: Мах W. et al. Journal of Natural Products, vol.54, №6, pp.1531-1542 (1991). Измеряли включение тимидина, которое отражает репликацию ДНК. Включение тимидина отражает и возрастание числа лимфоцитов, и повышение активности лимфоцитов. Результаты представлены ниже в таблице.

Таблица
Сравнительные данные тестирования измельченных растительных смесей на иммуностимулирующую активность
Номер состава смеси	Сухое лекарственное растение, подвергаемое измельчению в шаровой мельнице	Повышение LTA (%)
		Измельчение с добавкой (песок + сахар), используемой в прототипе	Измельчение с добавкой, используемой в заявляемом решении
1	Calendula officinalis	+277	+907
2	Equisetum arvense	+26	+123
3	Symphytum officinalis	+43	+211
4	Echinacea angustifolia	+98	+270
5	Eleutherococcus senticosus	+106	+280
6	Pimpinella anisum	+11	+26
7	Mentha sativa	+12	+28
8	Echinacea angustifolia	+98	+257

Приведенные в таблице результаты показывают, что водные экстракты, полученные из сухих порошковых растительных смесей с использованием заявляемых добавок, проявляют более высокую активность в трансформации лимфоцитов, чем водные экстракты, полученные из сухих порошковых растительных смесей с использованием добавки-прототипа.

Добавка для измельчения сухого растительного лекарственного сырья, которая содержит углеводный компонент, отличающаяся тем, что она содержит порошок природного цеолита, а в качестве углеводного компонента - сахар или крахмал при следующем содержании компонентов, мас.%:

порошок природного цеолита	1,0-30,0
сахар или крахмал	1,0-30,0
сухое растительное лекарственное сырье	остальное до 100%